内陆旱区边坡动态补水防裂装置的制作方法

本实用新型属于道路边坡防护工程技术领域，具体涉及内陆旱区边坡动态补水防裂装置。

背景技术：

对于内陆旱区而言，蒸腾、盐蚀作用是许多道路及边坡防护工程病害的直接原因。边坡在干旱少雨季节由于蒸发量过大，坡面上往往出现纵横交错的干缩裂隙，严重破坏了坡体的整体性和稳定性，并且造成土体中水分流失，土颗粒间隙中水分子变成气泡以至完全变成土颗粒。孔隙水压力急剧下降，土颗粒间力的传递重新分配，土体被挤密压实，从而产生裂隙、空鼓、下陷等一系列现象。而雨季来临时，雨水顺着这些裂隙快速进入坡体内部，弱化土体强度，诱导滑坡灾害的发生，而且这种破坏具有长期性、反复性和潜在性。基于以上问题，防控蒸腾、盐蚀作用是解决内陆旱区边坡喷层开裂的关键所在。

针对内陆旱区的边坡问题，目前，有采取锚杆支护、植被覆盖、强基防护等技术措施，但效果不是很明显，都为被动加强措施，既不能实时观测边坡土体的含水率变化情况，也不能主动控制土体含水率。在持续干旱气候条件下，边坡表面混凝土喷层含水量会降低，强度随之降低，土体中水分仍会大量蒸发，且不能及时有效的补水，不能有效控制土体含水率的动态平衡，甚至会引起空鼓、离层、下方土中蒸发受到阻滞聚集产生“锅盖效应”，在道面下部凝聚积水等其他问题。

本实用新型提出了一种新型的防蒸腾、盐蚀作用的技术，控制边坡土体含水率的动态平衡。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了内陆旱区边坡动态补水防裂装置，它既能实时观测边坡土体含水率的变化情况，又能主动补水、控制土体含水率，具有探测准确、补水及时的特点。

本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

包括圆柱形套管，圆柱形套管管壁上开设有多个通孔，圆柱形套管一端封闭，另一端连接有盖板，盖板上贯穿有给水管，所述给水管由外部向圆柱形套管内供水；

圆柱形套管内设有活塞，活塞上安装有拉杆，拉杆穿过盖板伸出圆柱形套管。

圆柱形套管外壁安装有传感线组，传感线组从圆柱形套管的一端延伸至另一端，传感线组靠近盖板的一端连接有土壤水分测定仪，传感线组包括多条传感线，每条传感线分别连接有一探头。

圆柱形套管外壁安装有保护壳，传感线组安装在保护壳内，所述保护壳上开设有能够使探头伸出保护壳外的小孔；

保护壳内还设有弹簧和压杆，弹簧径向安装在圆柱形套管外壁上，所述弹簧为多个且沿圆柱形套管轴向分布，所述弹簧与探头位置一一对应；

所述压杆位于弹簧和传感线组之间且沿圆柱形套管轴向设置，所述压杆与弹簧自由端接触并使弹簧处于压缩状态，所述压杆两端设有用于防止压杆弹起的卡片，所述卡片设置在保护壳内壁上。

圆柱形套管内套装有一圆柱形滤网，圆柱形滤网位于活塞与圆柱形套管之间。

通孔在圆柱形套管壁上阵列分布。

圆柱形套管封闭的一端一体成型有圆锥形导向头。

活塞上与拉杆相对的位置安装有柔性防水片，柔性防水片周向侧面与圆柱形套管内壁紧密接触。

盖板上靠近圆柱形套管的端面安装有防水垫片。

拉杆上、沿长度方向均匀开设有多个穿孔。

圆柱形套管与盖板通过法兰连接。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

1、由于本实用新型圆柱形套管管壁上开设有多个通孔，圆柱形套管内又设有活塞，盖板上又贯穿有给水管，首先通过给水管为圆柱形套管内充满水，然后在活塞压力作用下，水流通过通孔渗入到土体中，对土体进行补水，实现主动控制土体含水率的目的，维护边坡的稳定性，避免采用被动加强措施维护边坡稳定性。

2、由于套管外壁安装多个传感线组，传感线组包括多条传感线，每条传感线分别连接有一探头，探头与土体直接接触，传感线组一端连接有土壤水分测定仪，能够测出不同位置的土体含水率，能够实时观测边坡土体含水率变化情况，最终实现动态补水的效果。

3、由于本实用新型传感线组外部包裹有保护壳，能够避免土体和水分直接与传感线组接触，造成传感线组的损坏。

4、由于本实用新型圆柱形套管内套设有圆柱形滤网，能够在补水过程中均匀补水，且能控制补水压力大小，同时避免水分直接对土体的冲击，也能够阻止土体进入圆柱形套管内。

5、由于本实用新型圆柱形套管上通孔阵列分布，能够在土体补水过程中均匀补水。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是图1中A区域局部放大图。

图3是本实用新型具体工作流程图。

图中：1.压杆；2.圆锥形导向头； 3.弹簧；4.传感线组；5.探头；6.半球形帽；7.保护壳；8.卡片；9.通孔；10.柔性防水片；11.活塞；12.圆柱形滤网；13.圆柱形套管；14.穿孔；15.给水管；16.盖板；17.拉杆；18.防水垫片。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例：

参见图1、图2，内陆旱区边坡动态补水防裂装置，包括圆柱形套管13，圆柱形套管13一端封闭，另一端开口，圆柱形套管13封闭的一端一体成型有圆锥形导向头2，圆柱形套管13开口的一端通过法兰连接有盖板16，盖板16由金属材质制成，且经过防锈处理；盖板16靠近圆柱形套管13的端面粘接有防水垫片18，使的防水垫片18位于盖板16和圆柱形套管13之间，通过防水垫片18使得盖板16与圆柱形套管13密封连接；在盖板16上贯穿有给水管15，给水管15将外部水供给到圆柱形套管13内；圆柱形套管13壁上、沿圆柱形套管13轴向均匀开设有五排通孔9，每排通孔9为四个，每排四个通孔9沿圆柱形套管13周向均匀分布；

圆柱形套管13内套装有圆柱形滤网12，圆柱形滤网12的制备材料为钢材质，且做过防锈处理，圆柱形套管13的内壁与圆柱形滤网12的外壁紧密接触，圆柱形滤网12靠近盖板16的端部向外垂直折出一固定部，该固定部伸入防水垫片18与圆柱形套管13端部之间的缝隙，并通过螺丝将固定部固定在圆柱形套管13端部，使圆柱形滤网12不能随便移动；同时，对于圆柱形滤网12的清洗也比较方便，只要拧下螺丝，将圆柱形滤网12从圆柱形套管13内直接拉出进行清洗即可，方便快捷；为了进一步防止圆柱形滤网12径向移动，圆锥形导向头2上与圆柱形滤网12端部接触的位置开设有卡槽，圆柱形滤网12端部能够插入该卡槽，使得圆柱形滤网12不会在径向移动；圆柱形滤网12还可以防止土体进入圆柱形套管13，造成不必要的堵塞。

在圆柱形滤网12内还设有活塞11，活塞11周向侧面与圆柱形滤网12内壁相接触，活塞12的一端端面中部固定连接有拉杆14，拉杆14另一端穿过盖板16伸向外部，活塞11在拉杆17的作用下在圆柱形套管13内往返移动；拉杆17上、沿长度方向均匀开设有多个穿孔14，开设穿孔14一方面是给予拉杆17推拉力的外部机械提供连接部，便于拉杆17被提升，另一方面是根据穿孔14的数量控制提升高度和补水深度范围；活塞11另一端端面安装有柔性垫片10，柔性垫片10周向侧面与圆柱形套管13的内壁紧密接触，这是为了防止活塞11一侧的水流入另一侧，当然，方式并不限于此，也可在活塞11周向镶嵌一周橡胶圈，防止漏水。

圆柱形套管13外壁安装有保护壳7、保护壳7内设有传感线组4、压杆1、弹簧3；保护壳7将传感线组4、压杆1、弹簧3包裹起来，防止外部土体对传感线组4的损坏；传感线组4沿圆柱形套管13长度方向布置，传感线组4靠近盖板16的一端贯穿盖板16后与外部的土壤水分测定仪连接，传感线组4包括三条传感线，每条传感线上连接有一探头5，探头5沿圆柱形套管13长度方向均匀分布，用以感知不同位置土体含水率的情况；保护壳7上开设有使探头5伸出保护壳7的三个小孔，每个小孔上安装有半球形帽，探头5卡在半球形帽上并向外露出一部分；

弹簧3有三个，弹簧3沿圆柱形套管13轴向均匀分布，且每一个弹簧3径向连接在圆柱形套管13外壁上，弹簧3与探头5的位置一一对应；压杆1位于弹簧3和传感线组4之间，压杆1沿圆柱形套管13轴向设置，弹簧3自由端连接有小半球形帽，压杆1与弹簧3自由端的小半球形帽相接触且压杆1使弹簧3处于压缩状态；为了使弹簧3处于压缩状态，压杆1一端贯穿盖板16并卡在盖板16上，另一端卡在保护壳7内的卡片8上；压杆1能够沿圆柱形导管13长度方向移动，在使用时，只要向外抽出压杆1，弹簧3会将探头5进一步顶出保护壳，使探头5与土体更好的接触，进而测定不同位置的土体含水率。

本实施例中的保护壳7纵向截面为U型面，保护壳7将弹簧3、压杆1、传感线组4包裹起来，避免外部土体和水分对传感线组4的损坏；为了使探头5能够在保护壳7上处于垂直圆柱形套管13外壁的状态，在保护壳7上开设有小孔，小孔上安装有半球形帽，探头5卡在半球形帽上，所述半球形帽6由橡胶材料制成。

其中，活塞11为金属材质制成，且经过防锈处理，能够长期使用，不易损坏。

本实用新型内陆旱区边坡动态补水防裂装置，其工作过程如下：

首先通过试验检测出该地边坡土层的自然状态含水率，以此含水率作为补水的临界点，综合考虑各项因素，通过合理的布局，在边坡中按一定间距插入该一体装置，并做好封口处理，间距根据当地气候、土质情况、蒸发速率确定，并由此间距、探头测定的深度范围和实时反映的含水率确定补水量。传感线端部可外接显示器或电脑终端。在道路边坡位置上人工或机械开凿与该装置相适应大小孔洞，使孔洞朝向垂直于边坡面；然后将该装置嵌固到孔洞中；将传感线组4一端与外部土壤水分测定仪连接，将给水管15与给水系统连通；将压杆1拉出，弹簧3将探头5进一步顶出保护壳7，进而使探头5与土体更好的接触，通过土壤水分测定仪测定土体不同位置的含水率情况，如果发现缺水，将通过给水管15给圆柱形套管13内供水；供给充足后，关闭供水系统阀门，在杠杆的作用下，通过拉杆17向盖板16方向拉动活塞11，在活塞11作用压力下，水会依次通过圆柱形滤网12、通孔9渗入到土体中，进而对土体进行补水；然后，等补水完成后，土壤水分测定仪上显示的数值稳定，通过土壤水分测定仪读取不同位置土体的含水率，当土壤水分测定仪读取的土体含水率没有落在自然状态含水率范围时，继续重复补水，一直到满足要求。

参见图3，其具体流程为：土壤水分测定仪实时检测含水率——给水管根据含水率情况及时给水——控制拉杆增加水压向土层不同深度不等量补水——土壤水分测定仪实时反馈土体含水率变化情况——根据反馈结果及时终止补水——保持土体自然状态含水率。

当使用一定时间，可对滤网12进行清洁维修更换，揭开盖板16，抽出拉杆17和给水管15，松掉螺丝，即可抽出圆柱形滤网12，进行清洁维修更换，方便快捷。

通过土壤水分测定仪反映土体含水率变化情况，通过给水管15及时补充土体中的水分，稳定土颗粒与孔隙水的受力平衡。使边坡土体保持正常含水率与稳定的受力状态，使其不会出现裂隙、空鼓、下陷等现象。从而使得边坡可以正常稳定、长期有效地工作。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。